KR102444985B1 - 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기존 자동차 내장재용 표피재로 요구되는 기계적 물성을 만족하면서도, 박막인 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법{Skin materials for automobile interior materials and method for manufacturing the same}
본 발명은 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기존 자동차 내장재용 표피재로 요구되는 기계적 물성을 만족하면서도 박막인 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 자동차 내장재로 많이 사용되는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane, 이하 'TPU'라 함) 수지는 가격에 비해 다양한 성형이 가능하고, 기계적인 물성이 양호하여 특히, 인스트루먼트 판넬(Instrument Panel), 도어트림(Door Trim) 등의 자동차 내장재용 표피재로 널리 사용되고 있다.
상기 TPU 수지를 이용하여 제조한 자동차 내장재용 표피재는 일 예로 대한민국 등록특허공보 제10-1775199호에 개시된 바와 같은 진공성형, 또는 분말 슬러쉬 몰딩 등을 이용하여 제조될 수 있고, 특히 상기 분말 슬러쉬 몰딩 공법은 진공성형 공법에 비하여 디자인 자유도가 높고, 엠보 무늬가 유지되는 효과를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 최근에는 경량화 및 비용 절감을 위해 박막의 자동차 내장재용 표피재가 요구되고 있으나, 현재까지는 만족할 만한 기계적인 물성을 구현하지 못하고 있는 실정이다.
KR 10-1775199 B (공고일: 2017.08.30)
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기존 자동차 내장재용 표피재로 요구되는 기계적 물성을 만족하면서도, 박막인 자동차 내장재용 표피재 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지를 포함하고 두께가 0.5-0.9mm이며, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%인 자동차 내장재용 표피재를 제공한다.
또한, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하는 단계;
상기 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 수지를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
상기 자동차 내장재용 표피재는 두께가 0.5-0.9mm이고, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 기존 자동차 내장재용 표피재로 요구되는 기계적 물성을 만족하면서도 박막이어서, 경량화 및 비용절감이 우수한 효과가 있다.
본 발명은 열가소성 폴리우레탄 수지를 포함하고 두께가 0.5-0.9mm이며, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%인 자동차 내장재용 표피재에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 두께가 0.5-0.9mm 또는 0.6-0.8mm로 기존 자동차 내장재용 표피재의 두께인 약 1-1.2mm에 비해 얇아 경량화 및 비용절감이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%, 350-500%로, 상기 범위 미만일 경우 자동차 내장재용 표피재로서 요구되는 파단신율을 만족하지 못하고 상기 범위를 초과할 경우 에어백(air bag) 전개 시 절개라인을 따라 찢어지지 못하므로 상기 범위 내의 파단신율 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 인장강도(ISO 5207-3)가 90-200kgf/cm2 또는 100-150kgf/cm2로, 상기 범위 내에서 자동차 내장재용 표피재로서 요구되는 기계적 물성을 만족하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 중량이 기존 자동차 내장재용 표피재의 중량에 비해 25-60% 또는 30-50% 감소하여 경량화된 효과가 있다.
즉, 본 발명의 자동차 내장재용 표피재는 기존의 자동차 내장재용 표피재로서 요구되는 기계적 물성을 만족하면서도 박막으로써, 경량화 및 비용절감이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하는 단계(S1);
상기 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3);를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 수지를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
상기 자동차 내장재용 표피재는 두께가 0.5-0.9mm이고, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법에 관한 것이다.
이하에서는 각 단계에 대해 구체적으로 설명해보기로 한다.
열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하는 단계(S1);
(S1)단계는 자동차 내장재용 표피재의 원료가 되는 열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하는 단계이다.
구체적으로, 본 발명의 박막의 자동차 내장재용 표피재를 제조하기 위해, 상기 열가소성 폴리우레탄 분말은 용융지수(Melt Index, MI)가 35-75g/10min(185℃, 2.16kg) 또는 40-70g/10min(185℃, 2.16kg)일 수 있다.
상기 범위 미만일 경우 후술되는 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 표피재 성형이 불가하고, 상기 범위를 초과할 경우 박막의 표피재 성형이 어렵고, 제조된 표피재의 두께 편차가 커서 바람직하지 못하므로 상기 범위 내의 용융지수를 가질 수 있다.
상기 용융지수는 ASTM D-1238에 의거하여 185℃에서 가열 후, 하중 2.16kg의 조건에서 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 열가소성 폴리우레탄 분말은 융점(melting point, Tm)이 155-190℃ 또는 160-185℃일 수 있다.
상기 범위 미만일 경우 박막의 표피재 성형이 어렵고, 제조된 표피재의 두께 편차가 커서 바람직하지 못하고, 상기 범위를 초과할 경우 후술되는 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 표피재 성형이 불가하므로 상기 범위 내의 융점을 가질 수 있다.
상기 융점은 ASTM D-3418에 의해 분당 10℃로 승온하여 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정하였다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄 분말은 일 예로 2종의 열가소성 폴리우레탄 수지(a1, a2)가 혼합된 혼합 수지(A1)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 2종의 열가소성 폴리우레탄 수지(a1, a2)는 자외선에 의한 변색 및 노화가 없는 내후성이 우수한 지방족 열가소성 폴리우레탄 수지일 수 있으며, 일 예로 지방족 디이소시아네이트를 폴리올 및 사슬 연장제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 지방족 디이소시아네이트는 일례로, 이소포론 디이소시아네이트, 1,6 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4,4-디시클로메탄 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-시클로헥실 디이소시아네이트, 데칸-1,10-디이소시아네이트, 및 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 일례로, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리카르보네이트 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은 2-15개의 탄소원자를 갖는 디올 또는 폴리올, 구체적 일 예로는 알킬 디올 또는 글리콜과 2-6개의 탄소원자를 지닌 알킬렌 옥사이드, 구체적 일 예로는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 반응시켜 유래된 것일 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 하나 이상의 글리콜을 하나 이상의 디카르복실산 또는 이의 무수물과 에스테르화 반응시킴으로써 형성될 수 있다.
구체적 일 예로, 상기 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린 중 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 디카르복실산은 아디픽산, 프탈산 및 말레인산 중 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또는, 상기 폴리에스테르 폴리올은 락톤 또는 그 유도체에 소량의 디올, 트리올 또는 아민류를 개시제로 사용하여 개환중합시킴으로써 형성될 수 있다.
구체적 일 예로, 상기 폴리에스테르 폴리올은 ε-카프로락톤(CL)에 디에틸렌 글리콜을 개시제로 사용하여 개환중합시켜 합성된 폴리카프로락톤(PCL)일 수 있다.
상기 폴리카르보네이트 폴리올은 글리콜 및 카르보네이트의 반응으로부터 유래된 것일 수 있다.
상기 사슬 연장제는 일례로, 사슬에 2-10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 직쇄 및 분지쇄 디올일 수 있고, 구체적 일 예로는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 히드로퀴논비스-(히드록시에틸)에테르, 시클로헥실렌디올, 시클로헥산올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 에탄올아민 및 N-메틸디에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 2종의 열가소성 폴리우레탄 수지(a1, a2)는 일 예로 폴리에테르 기재의 폴리우레탄 또는 폴리카프로락톤 기재의 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 내가수분해성 및 내열성이 우수한 폴리카프로락톤 기재의 폴리우레탄일 수 있다.
한편, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 인장강도가 10-25Mpa 또는 15-23Mpa일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 자동차 내장재로서 요구되는 인장강도 및 파단신율을 만족하지 못하고 상기 범위를 초과할 경우 에어백(air bag) 전개 시 절개라인을 따라 찢어지지 못하므로 상기 범위 내의 인장강도를 가질 수 있다.
상기 인장강도는 ISO 527-2에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 쇼어 A 경도가 80-95 또는 85-92일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재용 표피재의 내스크래치성 및 촉감이 우수한 효과가 있다.
상기 쇼어 A경도는 ISO 868에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 비캣 연화점(Vicat Softening Point)이 50-70℃ 또는 55-65℃일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 실내온도가 높아져도 표피재의 외관이 우수함과 아울러 저온 조건하에서도 촉감이 우수한 효과가 있다.
상기 비캣 연화점은 ISO 306에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 융점이 150-175℃ 또는 155-170℃일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 용융지수가 90-130g/10min(185℃, 2.16kg) 또는 100-120g/10min(185℃, 2.16kg)일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)는 인장강도가 20-40Mpa 또는 23-30Mpa일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재로서 요구되는 인장강도 및 파단신율을 만족하고, 에어백 전개가 우수한 효과가 있다.
상기 인장강도는 ISO 527에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)는 쇼어 A 경도가 80-95 또는 85-92일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재용 표피재의 내스크래치성 및 촉감이 우수한 효과가 있다.
상기 쇼어 A경도는 ISO 7619-1에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)는 비캣 연화점(Vicat Softening Point)이 30-55℃ 또는 40-50℃일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 실내온도가 높아져도 표피재의 외관이 우수함과 아울러 저온 조건하에서도 촉감이 우수한 효과가 있다.
상기 비캣 연화점은 ISO 306에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)는 용융지수가 5-30g/10min(185℃, 2.16kg) 또는 10-28g/10min(185℃, 2.16kg)일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기 혼합 수지(A1) 내 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)의 중량비는 70-95 : 5-30 또는 75-90 : 10-25일 수 있다. 상기 혼합 수지(A1) 내 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)의 함량이 상기 범위 미만인 경우 용융지수가 너무 작아 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 표피재 성형이 불가하고, 상기 범위를 초과할 경우 용융지수가 너무 커져 박막의 표피재 성형이 어렵고 제조된 표피재의 두께 편차가 커서 바람직하지 못하므로 상기 범위 내의 중량비를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 열가소성 폴리우레탄 분말은 또 다른 일 예로, 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와, 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE, a3)가 혼합된 혼합 수지(A2)를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)는 위에서 서술한 바와 동일하므로 중복된 기재는 생략하도록 한다.
상기 열가소성 엘라스토머(a3)는 원래 길이를 넘어 신장되고, 이완시 대체로 원래 길이로 복귀하는 능력을 가지며, 열에 노출 시 연화되고 실온으로 냉각시 대체로 원래 상태로 복원되는 중합체를 의미하는 것으로, 본 발명에서는 구체적 일 실시예로 내스크래치성 및 내가수분해성이 우수하며, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와 상용성이 우수한 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)일 수 있다.
상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)는 방향족 디카르복실산과 지방족 디올로부터 형성된 폴리에스테르를 포함하는 결정성 하드 세그먼트와, 폴리알킬렌 옥사이드로부터 형성된 폴리에테르를 포함하는 연질 소프트 세그먼트가 랜덤하게 배열된 탄성 중합체이다.
구체적으로, 상기 결정성 하드 세그먼트에 포함되는 폴리에스테르를 제조하기 위한 방향족 디카르복실산은 일 예로, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 나프탈렌-2,7-디카르복실산, 안트라센디카르복실산, 디페닐-4,4'-디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 4,4'-디페닐에테르디카르복실산, 5-술포이소프탈산 및 3-술포이소프탈산 나트륨로 이루어진 군에서부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 상기 방향족 디카르복실산의 구체적 일 실시예로 테레프탈산, 이소프탈산 또는 나프탈렌디카르복실산을 사용할 수 있다.
상기 방향족 디카르복실산은 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)의 융점을 크게 저하시키지 않은 범위에서 사용할 수 있고, 일 예로 전체 산 함량의 30몰%미만 또는 20몰%미만으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 결정성 하드 세그먼트에 포함되는 폴리에스테르를 제조하기 위한 지방족 디올은 일 예로, 1,4-부탄디올, 1,3-프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 펜타메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 및 데카메틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 상기 지방족 디올의 구체적 일 실시예로 1,4-부탄디올을 사용할 수 있다.
상기 연질 소프트 세그먼트에 포함되는 폴리에테르를 제조하기 위한 폴리알킬렌 옥사이드는 일 예로, 폴리에틸렌옥사이드글리콜, 폴리프로필렌옥사이드글리콜, 폴리테트라메틸렌옥사이드글리콜, 폴리헥사메틸렌옥사이드글리콜, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드의 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드글리콜의 에틸렌옥사이드 부가물, 및 에틸렌옥사이드와 테트라히드로푸란의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서는 상기 폴리알킬렌 옥사이드의 구체적 일 실시예로 폴리테트라메틸렌옥사이드글리콜을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)에 있어, 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 중량비는 30-95:5-70 또는 45-85:15-55일 수 있으며, 상기 범위 내에서 우수한 유연성 및 결정성을 가져 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 우수함과 아울러, 친수성으로써 자동차 내장재용 부품에 적용 시 하부에 위치한 발포층과 계면접착력이 우수한 효과가 있다.
또한, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 인장강도가 18-35Mpa 또는 20-30Mpa일 수 있다. 상기 범위 미만일 경우 자동차 내장재로서 요구되는 인장강도 및 파단신율을 만족하지 못하고 상기 범위를 초과할 경우 에어백(air bag) 전개 시 절개라인을 따라 찢어지지 못하므로 상기 범위 내의 인장강도를 가질 수 있다.
상기 인장강도는 ISO 527-2에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 쇼어 D 경도가 20-40 또는 25-35일 수 있으며, 상기 범위 내에서 자동차 내장재용 표피재의 내스크래치성 및 촉감이 우수한 효과가 있다.
상기 쇼어 D경도는 ISO 868에 의거하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 융점이 165-210℃ 또는 170-200℃일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기 융점은 ISO 11357-1에 의거하여 분당 10℃로 승온하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 유리전이온도가 -80℃ 내지 -10℃ 또는 -75℃ 내지 -30℃일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기 유리전이온도는 ISO 11357-1에 의거하여 분당 10℃로 승온하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 엘라스토머(TPE)는 용융지수가 0.5-15g/10min(190℃, 2.16kg) 또는 1-10g/10min(190℃, 2.16kg)일 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기 용융지수는 ISO 1133에 의거하여 측정할 수 있다.
상기 혼합 수지(A2) 내 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와 열가소성 엘라스토머(a3)의 중량비는 70-95 : 5-30 또는 75-90 : 10-25일 수 있다. 상기 혼합 수지(A2) 내 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)의 함량이 상기 범위 미만인 경우 분말 슬러쉬 몰딩 공정성이 저하되어 표피재 성형이 불가하고, 상기 범위를 초과할 경우 융점이 낮아져 박막의 표피재 성형이 어렵고, 제조된 표피재의 두께 편차가 커서 바람직하지 못하므로 상기 범위 내의 중량비를 가질 수 있다.
본 발명의 열가소성 폴리우레탄 분말은 산화방지제, 고내열안정제, 광안정제, 내마모제, 난연제, 향균제, 대전방지제, 활제, 산화방지제, 가공조제, 이형제, 안료, 무기 충진제, 내마찰제, 및 금속불활성화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제의 종류 및 함량은 한정하지 않으나, 일 예로 혼합 수지(A1, A2) 100중량부에 대해 0.1-10중량부로 사용할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 분말은 평균 입자크기가 150-250㎛ 또는 170-200㎛일 수 있고, 상기 범위 내의 평균 입자크기를 가짐으로써 분말 슬러쉬 몰딩 시 성형성이 우수할 수 있다.
상기 평균 입자크기는 메쉬(mesh)를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 분말의 유하성은 10-15초 또는 12-13초로, 상기 범위 내의 유하성을 가짐으로써 분말 슬러쉬 몰딩 시 성형성이 우수할 수 있다.
상기 유하성은 열가소성 폴리우레탄 분말 100ml을 KS M 3002에 의거하여 겉보기 비중 측정 장치 깔때기에 부어 분말 100ml가 깔때기로부터 완전히 빠져 나오는데 걸리는 시간으로 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 열가소성 폴리우레탄 분말은 위에서 서술한 혼합 수지(A1 또는 A2)와 첨가제를 포함한 조성물을 컴파운딩(compounding) 및 압출하여 펠렛(pellet) 형태로 제조한 후, 이를 분쇄하여 제조한 것일 수 있다.
분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3);
(S3)단계는 위에서 제조한 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 자동차 내장재용 표피재를 제조하는 단계이다.
구체적으로, 상기 분말 슬러쉬 몰딩 공정은 200-250℃ 또는 210-240℃에서 수행될 수 있으며, 상기 범위 내에서 박막의 표피재 성형성이 우수한 효과가 있다.
상기에서 서술한 혼합 수지(A1)를 포함한 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 제조된 자동차 내장재용 표피재는 열가소성 폴리우레탄 수지를 표피재 내 80중량% 이상, 85중량% 이상 또는 90중량% 이상 포함할 수 있다. 열가소성 폴리우레탄 수지가 상기 범위 내로 포함됨으로 인하여, 자동차 내장재용 표피재로서의 기계적 물성을 만족할 수 있는 효과가 있다.
또는, 상기에서 서술한 혼합 수지(A2)를 포함한 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 제조된 자동차 내장재용 표피재는 열가소성 폴리우레탄 수지를 표피재 내 55-95중량%, 60-90중량% 또는 65-90중량% 포함하고, 열가소성 엘라스토머를 표피재 내 5-30중량%, 5-25중량% 또는 10-25중량% 포함할 수 있다.
상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 상기 범위 내로 포함됨으로 인하여, 자동차 내장재용 표피재로서의 기계적 물성을 만족할 수 있는 효과가 있고, 열가소성 엘라스토머가 상기 범위 내로 포함됨으로 인하여, 자동차 내장재용 표피재에 내스크래치성 또는 내가수분해성 등의 물성을 보강할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예] 열가소성 폴리우레탄 분말 및 이를 이용하여 제조된 자동차 내장재용 표피재 제조
1. 열가소성 폴리우레탄 분말 제조
하기 표 1에 기재된 조성물을 컴파운딩(compounding) 및 압출하여 펠렛(pellet) 형태로 제조한 후, 이를 분쇄하여 분말 슬러쉬 몰딩용 열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하였다.
상기 열가소성 폴리우레탄 분말은 평균 입자크기가 150-250㎛이고, 유하성(KS M 3002)이 10-15초였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 참조예 1 참조예 2 참조예 3 참조예 4
수지
(중량부)		 TPU1) 80 75 100 40 98 30 97
TPU2) 20 - - 60 2 - -
TPE - 25 - - - 70 3
첨가제
(중량부)		 고내열안정제 6 6 6 6 6 6 6
광안정제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
- TPU1) : 인장강도(ISO 527-2)가 19Mpa, 쇼어 A 경도(ISO 868)가 85, 비캣 연화점(ISO 306)이 59℃, 융점이 160℃, 용융지수가 100-120g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지
- TPU2) : 인장강도(ISO 527)가 26Mpa, 쇼어 A 경도(ISO 7619-1)가 88, 비캣 연화점(ISO 306)이 48℃, 용융지수가 10-20g/10min(185℃, 2.16kg)인 비결정성 열가소성 폴리우레탄 수지
- TPE : 인장강도(ISO 527-2)가 24Mpa, 쇼어 D 경도(ISO 868)가 30, 융점(ISO 11357-1)이 177℃, 유리전이온도(ISO 11357-1)가 -60℃, 용융지수(ISO 1133)가 5g/10min(190℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머
2. 자동차 내장재용 표피재 제조
위에서 제조한 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 210-240℃에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하여 자동차 내장재용 표피재를 제조하였다.
[실험예] 열가소성 폴리우레탄 분말 및 자동차 내장재용 표피재의 물성 측정
1. 열가소성 폴리우레탄 분말 물성 측정
(1) 용융지수 : ASTM D-1238에 의거하여 185℃에서 가열 후, 하중 2.16kg의 조건에서 측정하였다.
(2) 융점 : ASTM D-3418에 의해 분당 10℃로 승온하여 시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 측정하였다.
(3) 성형성 : 210-240℃의 온도에서 분말 슬러쉬 몰딩 공정 시에 분말이 잘 녹는지의 유무인, 분말의 용융성 정도를 육안으로 확인하였다.
(○: 분말이 잘 녹아 powder형태의 분말을 볼 수 없어 성형성이 우수하였다.
X: 분말이 잘 녹지 않아 powder형태의 분말이 보여 성형성이 저하되었다.)
2. 자동차 내장재용 표피재 물성 측정
(1) 두께(mm) : 두께 측정기(Mitutoyo社, 547, 7300)를 이용하여 측정하였다.
(2) 파단신율(%) : ISO 5207-3에 의거하여 신율계(Instron社, 2603)를 이용하여 측정하였다.
(3) 인장강도(kgf/cm2) : ISO 5207-3에 의거하여 Universal Testing Machine(Instron社, 5960)을 이용하여 측정하였다.
(4) 중량(g/m2) : 가로, 세로가 30cm X 20cm인 자동차 내장재용 표피재 시편의 중량을 측정하였다.
상기 물성의 측정결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 참조예 1 참조예 2 참조예 3 참조예 4 기준
수지
(중량부)		 TPU1) 80 75 100 40 98 30 97 -
TPU2) 20 - - 60 2 - -
TPE - 25 - - - 70 3
분말 용융지수
(185℃, 2.16kg)		 40 50 80 10 80 40 80 -
융점
(℃)		 160-
170		 160-
170		 140-
150		 170-
180		 140-
150		 170-
180		 140-
150
성형성 ○ ○ ○ X ○ X ○
자동차 내장재용
표피재		 두께 (mm) 0.6 0.7 1.0 X 1.0 X 1.0 -
파단신율
(%)		 400 470 600 X 600 X 600 300-
800
인장강도
(kgf/cm2)		 100 120 160 X 160 X 160 90-
200
중량
(g/m2)		 43 50 72 X 72 X 72 -
상기 표 2에서 확인된 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 자동차 내장재용 표피재는 열가소성 폴리우레탄 분말이 특정 범위의 용융지수 및/또는 융점을 가짐에 따라, 자동차 내장재용 표피재로서 요구되는 인장강도, 파단신율 등의 기계적 물성은 만족하면서도 비교예 1에 비해 두께가 30-40% 감소된 박막으로써 경량화 및 비용절감이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
특히, 비교예 1에 비해 인장강도 및 파단신율이 다소 적은 바 에어백 전개에도 매우 유리한 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1의 자동차 내장재용 표피재는 열가소성 폴리우레탄 분말이 특정 범위의 용융지수 및/또는 융점을 만족하지 못해 박막의 표피재 성형이 불가하여 실시예 1 및 2에 비해 표피재의 두께가 두꺼우며, 중량이 무거운 것을 확인할 수 있었다.
또한, 용융지수가 작은 열가소성 폴리우레탄 수지를 상대적으로 과량 혼합하여 제조한 참조예 1의 분말은 용융지수가 너무 낮아 표피재 성형이 불가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 융점이 큰 열가소성 엘라스토머를 상대적으로 과량 혼합하여 제조한 참조예 3의 분말은 융점이 분말 슬러쉬 몰딩 공정의 성형 온도의 하한치에 가까워 성형성이 저하되어 표피재의 성형이 불가한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 혼합수지(A1, A2) 내에 용융지수가 큰 열가소성 폴리우레탄 수지를 상대적으로 과량 혼합하여 제조한 분말을 이용하여 제조된 참조예 2 및 참조예 4의 자동차 내장재용 표피재는 두께가 두꺼워 박막 성형이 불가함과 아울러, 제조된 표피재의 두께 편차가 커서 바람직하지 못한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (16)

  1. 용융지수(Melt Index, MI)가 90-130g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 및 용융지수가 5-30g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)의 혼합; 및, 용융지수가 90-130g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 및 용융지수가 0.5-15g/10min(190℃, 2.16kg)인 열가소성 엘라스토머(a3)의 혼합;으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하고,
    상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 대 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)의 중량비는 70-95 : 5-30 이고,
    상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 대 열가소성 엘라스토머(a3)의 중량비는 70-95 : 5-30 이며,
    두께가 0.5-0.9mm이고, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 두께가 0.6-0.8mm이고, 파단신율(ISO 5207-3)이 350-500%인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 인장강도(ISO 5207-3)가 90-200kgf/cm2인 것인 자동차 내장재용 표피재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 열가소성 폴리우레탄 수지를 80중량% 이상 포함하는 것인 자동차 내장재용 표피재.
  6. 삭제
  7. 열가소성 폴리우레탄 분말을 제조하는 단계(S1);
    상기 열가소성 폴리우레탄 분말을 이용하여 분말 슬러쉬 몰딩 공정을 수행하는 단계(S3);를 포함하는 열가소성 폴리우레탄 수지를 포함하는 자동차 내장재용 표피재의 제조방법으로,
    상기 자동차 내장재용 표피재는 두께가 0.5-0.9mm이고, 파단신율(ISO 5207-3)이 300-800%이고,
    상기 (S1)단계의 열가소성 폴리우레탄 분말은, 용융지수가 90-130g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 및 용융지수가 5-30g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)를 포함하는 혼합 수지(A1); 및, 용융지수가 90-130g/10min(185℃, 2.16kg)인 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 및 용융지수가 0.5-15g/10min(190℃, 2.16kg)인 열가소성 엘라스토머(a3)를 포함하는 혼합 수지(A2);로 이루어진 군에서 선택된 1종을 이용하여 제조되고,
    상기 혼합 수지(A1)는 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 대 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)를 70-95 : 5-30의 중량비로 포함하고,
    상기 혼합 수지(A2)는 열가소성 폴리우레탄 수지(a1) 대 열가소성 엘라스토머(a3)를 70-95 : 5-30의 중량비로 포함하며,
    상기 열가소성 폴리우레탄 분말의 용융지수는 40-70g/10min(185℃, 2.16kg)인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 (S1)단계의 열가소성 폴리우레탄 분말은 융점(melting point, Tm)이 155-190℃인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 혼합 수지(A1) 내 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와 열가소성 폴리우레탄 수지(a2)의 중량비는 75-90 : 10-25인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 혼합 수지(A2) 내 상기 열가소성 폴리우레탄 수지(a1)와 열가소성 엘라스토머(a3)의 중량비는 75-90 : 10-25인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
  16. 제 7항에 있어서,
    상기 열가소성 엘라스토머(a3)는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)인 것인 자동차 내장재용 표피재의 제조방법.
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